虛擬仿真軟件在電子類課程教學中應用的意義

呂志方

摘要：EWB9是美國NI公司開發的Electronics Workbench EDA（簡稱EWB）仿真軟件，是早期EWB等版本的升級換代產品。虛擬仿真軟件EWB9是采用圖形操作界面仿真了一個與實際情況相似的電子電路實驗工作臺，它幾乎可以完成在實驗室進行的所有電子實驗，應用于對電子電路的設計、分析、仿真等工作中，是世界上最流行的EDA軟件之一，在高職院校教學中得到廣泛應用，收到較好效果。本文簡單介紹了虛擬仿真軟件EWB9，對高職院校虛擬仿真軟件在電子類課程教學中應用的優勢和問題進行了闡述。

關鍵詞：虛擬仿真軟件；EWB9； 高職院校教學

中圖分類號： G712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

1、 虛擬仿真軟件EWB9簡介：

EWB9（Electronics Workbench 9）是美國NI公司并購加拿大IIT公司后，于2006年發布的一款EDA軟件，EWB9中有Multisim、MultiMCU、MultisiVHDL、Ultiboard等多個組件。Multisim是EWB9的核心組件，用其儀表等分析工具進行電路理論的驗證非常有效，其器件參數均為標準值，不考慮誤差，器件損壞，接觸不良等實際電路中的影響因素，并且參數可以進行修改，然后進行仿真分析。Multisim9提供了一系列虛擬儀表和3D儀表，如萬用表、信號發生器、示波器、波特圖示儀、頻率計等多種儀器，這些儀器的使用和讀數與真實的儀器相當，就像在實驗室中使用的儀器。Multisim9還提供了豐富的元器件庫資源，以滿足各種電路設計的需要，包括電源組，基本元件組，二極管組，晶體管組，模擬元件組、混合芯片組等。我們進行電路設計時，除了要對電路進行電流、電壓、波形等測試外，還需對電路進行分析，這些分析如果用傳統的實驗方法完成，很費時，為此，Multisim9提供了多種分析工具，如直流工作點分析，交流分析，瞬態分析，傅里葉分析等18種分析工具，可以快捷地完成電路設計的分析需求。因此，EWB9在電工原理、模擬電路、數字電路、高頻電子線路等電子類課程中得到了廣泛的應用。

2、 高職院校培養人才的標準和電子類課程的教學現狀

高職教育的基本特征是以培養高等技術應用性專業人才為根本任務，以適應社會需求為目標，以培養高等技術應用能力為主線，學生應具有基本理論知識適度，技能應用能力強，知識面寬等特點。

高職院校的電子類課程是實踐性很強的課程，理論教學、實驗實訓、課程設計是教學的重要環節。目前，有些高職院校由于經費不足，理論教學仍僅限于采用傳統教學模式，采用黑板板書的形式向學生教授理論知識，公式推導，對于疑難問題，少數學生理解不了，感到學習枯燥無味，不能激發學生學習的興趣，有時教師采用PPT教學，電子教案，也只起輔助作用，稍微改善了一些教學效果。

實驗中，學生只是將實驗板固定在實驗箱上連接好儀器設備，測試數據，最后得出結論，提高了學生的操作技能，加深了對所學理論知識的理解，但由于少數學生操作不規范，容易造成元器件和儀器設備的損壞，造成一定的經濟損失。

在課程設計中，學生按照老師給出的設計題目和電路圖，用元件在面包板上焊接電路，然后安裝調試，達到理論聯系實際的目的，但是不能培養學生的創新設計能力。

3、 虛擬仿真軟件EWB9應用于教學中的優勢

隨著計算機仿真技術的發展，利用計算機仿真軟件來模擬實驗設備的情況，用于教學、實驗、課程設計的優勢如下：

① 理論教學用虛擬仿真軟件進行教學直觀、逼真、清晰，有助于學生理解抽象的知識，

提高了學生學習的興趣和學習的效果，加深了對理論知識的理解，也使教師從繁雜的公式推導中解脫出來，提高了教學質量。

② 實驗用虛擬仿真軟件進行實驗教學，實驗環境是計算機上的虛擬環境，實驗元器件是虛擬元器件，實驗設備是虛擬設備，為學生提供了很好的實驗平臺。保證每人一機操作，得到了充分的理論聯系實際的技能訓練，按時完成實驗內容，提高了操作效率和實驗的效果，也可滿足學生的想象力和發揮創造性的思維。虛擬仿真實驗不需元器件、儀器設備的準備過程，節省了實驗器材，也節省了時間，降低了實驗成本，提高了實驗效率。

③課程設計用虛擬仿真軟件，不需要昂貴的實驗設備，計算機可提供安全有效的設計環境，其電路結構及設計觀念可以很容易地被修正，也可很方便地更換適合電路規格需要的元件。另外，直接用計算機模擬，分析，驗證，可快速地反映出所設計的電路性能，與在實驗室中需使用一系列電子元件和實驗設備才可完成的電路驗證相比，即省時又經濟。

④虛擬仿真軟件實驗安全性高。仿真操作不會對實驗設備、元器件造成損壞，不會因誤操作對學生造成人身危害。例如在實際操作時，元器件極性接反，儀器所加電壓過高，人為觸電等現象，這樣節省了資金，保證了人身安全。

4、 虛擬仿真軟件存在的問題：

① 現在的虛擬仿真軟件功能很強大，但是仿真操作與實際操作還是有較大的差距，仿真操作學生用鍵盤、鼠標來進行操作，不是在實驗室中真正地動手操作，來進行技能訓練，在操作中，即使做了危險的操作，也不會對實物和仿真軟件造成損壞，容易造成學生麻痹大意的思想，養成不遵守操作規程的不良習慣。

② 虛擬仿真軟件對計算機及相關的硬件要求高。

③ 教學類虛擬仿真軟件的質量有待提高。

5、 結束語

綜上所述可見，虛擬仿真軟件EWB9應用于教學是一種新的教學模式，一種新的教學理念。但它還不能完全代替理論和實踐教學，但能彌補傳統教學的不足。虛擬仿真軟件應用于教學，能為電子類專業學生學習電子類課程提供了較為合適的虛擬電子實驗環境，降低了實驗成本，提高了教學質量。今后虛擬仿真軟件還應深入研究發展創新，不斷地完善。

參考文獻：

1、 EWB9電子設計技術；李良榮主編；機械工業出版社；2007

2、 EWB電路設計入門與應用；鐘文耀、段玉生、何麗靜編著；清華大學出版社；2000

3、 Multisim9在電工電子技術中的應用；董玉冰；清華大學出版社；2008.11